Рис. 4.2. Методы обработки с нанесением материала

1. Термомеханические:

наплавка: электродуговая, электрошлаковая, электроискровая, лежачим электродом, индукционная, плазменно-порошковая, газопорошковая, лазер­ ная, электроферромагнитная;

напыление: электродуговое, газопламенное, индукционное, плазмен­ ное, детонационное;

припекание: индукционное, элетроконтактное, электроимпульсное, магнитно-импульсное, электрошлаковое, газоплазменное.

2. Механические:

фрикционные - наплавка трением; пластическое деформирование.

3. Электрофизические:

электролитические: хромирование, никелирование, осталивание, али­ тирование, цинкование, меднение, серебрение;

осаждение: ионно-вакуумное, электровакуумное. 4. Химические:

эмалирование: обмазкой, напылением; окраска.

4.6. Припуски и допуски на обработку

При осуществлении технологических процессов изменяются качест­ венные и количественные характеристики объектов производства - загото­ вок. Состояние заготовки характеризуется формой, размерами, физико­ механическими свойствами поверхностей, полученных в результате выпол­ нения технологической операции.

Абсолютных размеров и показателей продукции в производстве дос­ тичь нельзя. Поэтому сознательно идут на регламентируемые допустимые отклонения размеров и других показателей, т.е. работают в пределах допус­

ков.

Допуск представляет собой разность между наибольшими и наи­ меньшими предельными размерами. По абсолютной величине он равен ал­ гебраической разности между верхним и нижним отклонениями.

Конструктор указывает на рабочих чертежах размеры и допуски, ис­ ходя из служебного назначения детали. Вместе с тем эти размеры и система их расстановки в ряде случаев не соответствует разрабатываемым ТП. Эти размеры бывает трудно выдержать. В ряде случаев размеры, указанные кон­ структором, нельзя непосредственно измерить. Поэтому приходится отказы­ ваться от конструкторских размеров и допусков, заменяя их технологиче­ скими размерами и допусками. Однако при такой замене соблюдение конст­ рукторских допусков и размеров является законом и не может быть наруше­ но.

Установление технологических размеров и пересчет допусков произ­ водится на основе расчета технологических размерных цепей.

При обработке резанием заданные чертежом форма, размеры, пара­ метры качества поверхностного слоя достигаются за один или несколько пе­ реходов обработки. При этом с элементарной обрабатываемой поверхности снимается в виде стружки слой материала. Этот удаляемый слой называется припуском на обработку. Различаются общий и операционный припуски на обработку поверхности.

Общим припуском на обработку называется слой материала, удаляе­ мый с поверхности исходной заготовки в процессе механической обработки с целью получения готовой детали.

Операционный припуск - это слой материала, удаляемый с заготовки при выполнении одной технологической операции.

Определение припусков на обработку и допусков на промежуточные операционные размеры, обеспечивающих возможность получения требуемо­ го качест ва деталей, имеет важное технико-экономическое значение. С уве­ личением припусков повышается расход материала и возрастают другие рас­ ходы, косвенно связанные с осуществлением процесса обработки: расход энергии и инструмента, интенсивность износа оборудования, что ведет к возрастанию себестоимости продукции. Заниженные значения припусков приводят к снижению качества продукции и к появлению брака.

В машиностроении используют в основном два метода назначения припусков: нормативный и расчетно-аналитический.

Наибольшее распространение получил нормативный метод, при кото­ ром значения общих и операционных припусков принимают по таблицам ГОСТ, ОСТ или других нормативных документов. Преимуществом данного

метода является возможность определения размеров заготовки и выдачи за­ казов заготовительным цехам до разработки технологического процесса, что сокращает сроки освоения новых объектов. Недостатком нормативного ме­ тода является его приближенность, приводящая в некоторых случаях к по­ вышенному отходу материала в стружку или к появлению брака.

Расчетно-аналитический метод. Согласно этому методу операцион­ ный припуск должен быть таким, чтобы при его снятии устранялись погреш­ ности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшест­ вующем технологическом переходе (на переходе с индексом / - 1), а также погрешность установки обрабатываемой заготовки, возникающая на выпол­ ненном переходе (на переходе /). Величина минимального припуска опреде­ ляется следующим образом:

~^ ^(-1 + P i -1 + £ | •

Здесь RZl } высота неровностей, полученная на предшествующем пе­ реходе. При выполнении первой операции эта величина берется по исходной заготовке. Величина RZiA зависит от метода, режимов и условий выполне­ ния предшествующей обработки.

Л,_, ~ глубина поверхностного слоя, полученная на предшествующем переходе. Этот слой отличен от основного металла. Он подлежит полному или частичному удалению на выполняемом переходе. У отливок из серого чугуна слой состоит из перлитной корки с включениями формовочного пес­ ка. Этот слой полностью снимается на первом переходе обработки. У ос­ тальных поковок поверхностный слой характеризуется обезуглероженной зоной. Этот слой также подлежит полному удалению, гак как он снижает предел выносливости детали. После поверхностной закалки наружный слой детали желательно в максимальной степени сохранить, так как его ценные свойства быстро снижаются с увеличением снимаемою припуска.

pj , - пространственное отклонение обрабатываемой поверхности от технологических баз заготовки. К таким отклонениям относятся: несоосность наружной (базовой) поверхности и раскачиваемого отверстия загото­ вок втулок, дисков, гильз; несоосность обтачиваемых ступеней базовых шеек и оси центровых гнезд у заготовок ступенчатых валов; неперпендикулярность торцевой плоскости оси базовой цилиндрической поверхности и дру­ гие погрешности.

Ei - погрешность установки, возникающая на выполненном переходе. В результате погрешности установки обрабатываемая поверхность занимает различное положение при обработке партии заготовок на предварительно настроенном станке. Нестабильность положения обрабатываемой поверхно­ сти должна быть компенсирована дополнительной составляющей промежу­ точного припуска.

4.7.Базирование и базы в машиностроении

4.7.1.Основные понятия базирования

Для правильной работы каждой машины необходимо обеспечить оп­ ределенное взаимное расположение деталей и узлов.

При обработке деталей на станках заготовки также должны быть пра­ вильно ориентированы относительно механизмов и узлов станков, опреде­ ляющих траектории движения обрабатывающих инструментов (направляю­ щих суппортов, фрезерных и резцовых головок, упоров, копировальных уст­ ройств и др.). Пофешности формы и размеров обрабатываемых заготовок определяются отклонениями положений режущих кромок и заготовок от траектории заданного формообразующего движения. Задачи взаимной ори­ ентировки деталей и сборочных единиц в машинах при их сборке и загото­ вок на станках при изготовлении деталей решаются их базированием.

Базирование - придание заготовке или изделию требуемого положе­ ния относительно выбранной системы координат.

Применительно к проектированию или сборке под базированием по­ нимают придание детали или сборочной единице требуемого положения от­ носительно других деталей изделия. При механической обработке заготовок на станках базированием принято считать придание заготовке требуемого положения относительно элементов станка, определяющих траектории дви­ жения обрабатывающего инструмента.

Для выполнения технологической операции требуется не только осу­ ществить базирование обрабатываемой заготовки, но и обеспечить ее непод­ вижность относительно приспособления на весь период обработки, тарантирующую сохранение неизменной ориентировки заготовки и нормальное про­ текание процесса обработки. В связи с этим при установке заготовок в при­ способлениях решаются две различные задачи: ориентировка, осуществляе­ мая базированием, и создание неподвижности, достигаемое закреплением за­ готовок.

База - поверхность (или выполняющее ту же функцию сочетание по­ верхностей), ось, точка, принадлежащая заготовке (изделию) и используемая для базирования.

Как было отмечено, базирование необходимо для всех стадий созда­ ния изделия: конструирования, изготовления, измерения, а также для рас­ смотрения изделия в сборе. Это обстоятельство и положено в основу клас­ сификации баз по назначению (рис. 4.3).

Конструкторская база - база, используемая для определения распо­ ложения детали или сборочной единицы в изделии.

Основная база - конструкторская база данной детали или сборочной единицы, используемая для определения их положения в изделии.

Конструкторская:

Вспомогательная база - конструкторская база данной детали или сбо­ рочной единицы, используемая для определения положения присоединяемо­ го к ним изделия.

Технологическая база - база, используемая для определения положе­ ния заготовки или изделия при изготовлении или ремонте.

Измерительная база - база, используемая для определения положения средств измерения при контроле расположения поверхностей заготовки или элементов изделия.

По особенностям применения технологические базы подразделяются на контактные, настроечные и проверочные.

Контактными называются технологические базы, непосредственно соприкасающиеся с соответствующими установочными поверхностями при­ способления или станка.

Настроечной базой называется поверхность заготовки, по отношению к которой ориентируются обрабатываемые поверхности, которая связана с ними непосредственными размерами и образуется при одном установе с рас­ сматриваемыми поверхностями.

Проверочной базой называется поверхность, линия или точка заго­ товки или детали, по отношению к которым производится выверка положе­ ния заготовки на станке или установка режущего инструмента при обработке заготовки, а также выверка положения других деталей или сборочных еди­ ниц при сборке изделия.

Независимо от назначения базы могут различаться по отнимаемым от базируемой заготовки, детали или сборочной единицы степеням свободы. Известно, что для полного исключения подвижности твердого тела в про­ странстве необходимо лишить его шести степеней свободы: трех поступа­ тельных перемещений вдоль осей координат и трех вращений вокруг ука­ занных осей. Это достигается наложением шести двусторонних геометриче­ ских связей, т.е. на схеме базирования указывают шесть опорных точек (пра­

вило шести точек).

Под связями подразумеваются ограничения позиционного (геометри­ ческого) или кинематического характера, накладываемые на твердое тело. Позиционные связи ограничивают перемещения, кинематические - скоро­ сти. В технологии машиностроения приходится иметь дело, главным обра­ зом, с позиционными связями, не зависящими от времени; они называются поэтому стационарными позиционными связями.

Установочная база - база, используемая для наложения на заготовку (изделие) связей, лишающих ее трех степеней свободы: перемещения вдоль одной координатой оси и поворотов вокруг двух других осей; она обеспе­ чивается тремя опорными точками на плоскости призматического тела.

Направляющая база - база, используемая для наложения на заготовку связей, лишающих ее двух степеней свободы: перемещения вдоль одной ко­ ординатной оси и поворота вокруг другой оси; она обеспечивается двумя опорными точками.

Опорная база - база, используемая для наложения на заготовку свя­ зей, лишающих ее одной степени свободы: перемещения вдоль одной коор­ динатной оси или поворота вокруг оси; она обеспечивается одной опорной точкой.

Двойная направляющая база - база, используемая для наложения на заготовку связей, лишающих ее четырех степеней свободы: перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей; она обеспечи­ вается четырьмя опорными точками.

Двойная опорная база —база, используемая для наложения на заго­ товку связей, лишающих ее двух степеней свободы: перемещений вдоль двух координатных осей; она обеспечивается двумя опорными точками.

В большинстве случае сборки и механической обработки базирование осуществляется непосредственно контактом базовых опорных поверхностей с соответствующими поверхностями других деталей узла или приспособле­ ния. Однако во многих случаях бывает удобно определить взаимное распо­ ложение деталей не по их реальным поверхностям, а по некоторым вообра­ жаемым плоскостям, линиям или точкам (плоскость симметрии, осевая ли­ ния, биссектриса угла, центровая точка). Так, взаимное расположение зубча­ тых колес определяется расстоянием между их осями, расстояние между призматическими направляющими станины - расстоянием между биссектри­

сами углов призм, а расположение отверстий в заготовке - их межцентровы­ ми расстояниями.

Таким образом, по характеру проявления базы подразделяются на ре­ альные, или явные, и условные, или скрытые.

Явная база - база в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок.

Скрытая база - база в виде воображаемой плоскости, оси или точки.

4.7.2. Основные принципы базирования заготовок

Одним из наиболее сложных и принципиальных разделов проектиро­ вания технологических процессов механической обработки является назна­ чение технологических баз. От правильности этого назначения в значитель­ ной степени зависят: точность выполнения размеров, заданных конструкто­ ром; правильность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей; точность обработки, которую должен выдержать рабочий при выполнении технологической операции; степень сложности и конструкция приспособле­ ний, режущих и измерительных инструментов; общая производительность обработки заготовок.

При автоматизации производства, развитии гидрокопировальных уст­ ройств и применении станков с ЧПУ значение правильного выбора баз еще более возрастает. Все виды автоматизированной обработки основываются на принципе автоматического получения размеров, в котором технологическая база является одним из основных элементов. В связи с этим вопрос о выборе технологических баз решается технологом в самом начале проектирования технологического процесса одновременно с вопросом о последовательности и видах обработки отдельных поверхностей заготовки. При этом назначение баз начинается с выбора базы для выполнения первой операции. Перейдем к рассмотрению принципов назначения технологических баз:

1.При высоких требованиях к точности обработки необходимо выби­ рать такую схему базирования, которая обеспечивает наименьшую погреш­ ность установки.

2.Принцип выбора черновой технологической базы (используемой при первом установе заготовки) обусловлен разнообразием методов получе­ ния и форм заготовок:

а) Если некоторые поверхности заготовки останутся необработанны­ ми у готовой детали, то черновые базы нужно выбирать из числа этих по­ верхностей. В этом случае возможно наиболее простым и экономичным пу­ тем обеспечить правильное взаимное расположение системы обработанных поверхностей детали относительно необработанных.

б) В качестве черновой базы следует выбирать поверхность заготовки, относительно которой при первой операции могут быть обработаны поверх­